EP0803000B1 - Aiguilleteuse et procede de commande d'avance associe - Google Patents

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EP0803000B1
EP0803000B1 EP96901383A EP96901383A EP0803000B1 EP 0803000 B1 EP0803000 B1 EP 0803000B1 EP 96901383 A EP96901383 A EP 96901383A EP 96901383 A EP96901383 A EP 96901383A EP 0803000 B1 EP0803000 B1 EP 0803000B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
needling
modulation
frequency
needling machine
striking
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96901383A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0803000A1 (fr
Inventor
Bernard Jourde
François LOUIS
Robert Jean
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asselin SA
Original Assignee
Asselin SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asselin SA filed Critical Asselin SA
Publication of EP0803000A1 publication Critical patent/EP0803000A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0803000B1 publication Critical patent/EP0803000B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines

Definitions

  • the present invention relates to a needling machine and an associated advance control method.
  • a needling machine The purpose of a needling machine is to consolidate mechanically a sheet of fibers from a spreader-lapper or any other system and passing between two perforated steel plates called table respectively and stripper.
  • This layer of fibers is crossed by needles generally placed on a support referred to as needle boards.
  • the stripper stands opposite the plank hands which is driven in an alternating movement.
  • the needles successively enter the stripper, in the fiber sheet and in the table, then perform a reverse route over a needling period during from which the fiber web moves a distance called not in advance.
  • the fiber layers are driven in the needling machine upstream by a introducer consisting of a first pair rollers and downstream of the needling machine, by a extractor device comprising a second pair of rollers.
  • the object of the invention is to remedy these disadvantages of offering a needle loom that is designed to allow speed modulation angle of the extraction rollers during each needling period, this modulation can be of variable amplitude until a zero angular acceleration.
  • a needling machine comprising means for switching according to a variable strike frequency a passing sheet of fibers usually between two perforated steel plates one first pair of rollers to introduce the sheet of fibers between the two plates with a speed of substantially constant introduction, a second pair rollers to extract the sheet of fibers at the outlet plates, means for training the means needling in a periodic striking movement, control and processing means related to these needling drive means and means electromechanical to drive variable speed extraction rollers.
  • the electromechanical means training and means of control and treatment cooperate to provide speed modulation angle of the extraction rollers around a speed average extraction, this modulation being of amplitude variable, in synchronism with the periodic movement needling means and at a frequency equal to the strike frequency.
  • a needling machine it becomes possible to predict, thanks to the implementation of electromechanical means with variable speed, one slowing of the sheet of fibers during needling, which cannot be reduced to a simple stop in advance. Indeed, with the present invention, it does not more then stop-start sequences, which limits the acceleration value of the water table, but by real modulation of the extraction speed, which goes allow to increase the striking frequencies. Moreover, the introduction means are kept at speed constant while the extraction means are modulated in speed, which has the effect of allowing a continuous treatment of the fiber web. Otherwise, the setting of the extraction speed can be controlled by software, which contributes to flexibility of use that would be difficult to obtain with mechanical devices of the prior art. Furthermore, it becomes possible to easily change the amplitude of modulation, for example as a function of average speed extraction, in particular to reduce the amplitude when the average extraction speed is increased.
  • the present invention makes it possible to provide for a stop or at least a slowdown in resources extraction during the needling phase. So the extraction speed during a period needling can be adjusted, depending on the type of needled product and needler row concerned in a line of machines.
  • the synchronism with the movement needling can be anticipated or delayed to account for elasticity and amortization of the textile web and dynamic characteristics of the drive system.
  • This discontinuous advance scheme obtained by modulation angular velocity is particularly suitable for products with a relatively stiff texture or to be used in the first machines of line.
  • the means electromechanical rotating and control means and co-operate to provide modulation of the angular speed of the extraction rollers, this modulation with a deceleration sequence substantially coinciding with a needling sequence.
  • the means electromechanical rotating and control means and further cooperate to provide a modulation of the advance step of the layer of fibers around of a constant average step of advance according to an amplitude slightly variable.
  • the means electromechanical revolving devices consist of one or several geared motors slaved in position.
  • These gearmotors can include a synchronous motor to permanent autopilot magnets, or a motor asynchronous with vector flow control, or any other engine technology that may be used implemented within a geared motor.
  • a method for controlling the advance of a sheet of fibers in a needling machine characterized in that it comprises a servo of position of the needle roller and an adjustment of their angular speed.
  • the angular speed adjustment includes modulation around an angular speed medium, this modulation having a frequency of modulation equal to the strike frequency and being performed in synchronism with the periodic movement of needling means so that the needling of the fiber sheet substantially coincides with a phase of slowing down of the advance thereof.
  • the angular velocity modulation has an amplitude such as the angular speed of the extraction rollers cancels during the tablecloth needling sequence fiber.
  • the method may further include adjusting the phase difference between the speed modulation cycles angular and typing cycles.
  • a method for ordering the advance of a needling machine according to the invention characterized in that it further includes modulation of the advance step of the sheet of fibers around an average pitch, this modulation being performed at a submultiple frequency the frequency of the needling machine.
  • This process can be combined with the above process and thus include a angular speed modulation.
  • This feature allows the result of impacts of the needles on the product, i.e. the sum of several different steps combined, which allows operate at an average step ahead, the result textile could be bad in itself and that would would find improved by this accumulation of steps around this step way.
  • This method implementing a modulation of the pitch in advance is particularly suitable for needling products for which the visual aspect is important or still to be used in needle looms finish.
  • a needling machine 1 comprises two perforated parallel plates 3, 7 designated respectively under the term table (bottom plate) and stripper (upper plate), between which moves a sheet of fibers 2 from another machine (not shown) located upstream of the needling machine 1, for example a spreader-lapper.
  • This layer of fibers 2 is driven within the needling machine 1 thanks to a part, to introducer means 17 comprising generally a pair of rollers 18, 19 driven constant speed and located at the head of the needling machine 1, and, on the other hand, to extractor means 10 produced generally in the form of two rollers 15, 16 which are driven by a speed drive variable 12.
  • the needling machine 1 further comprises a set of needle boards 5, 6, for example at number of two, which are subject to movement alternative perpendicular to the plane of the table and stripper by means of a drive device alternative 4 located on the upper part of the needling machine 1 and comprising for example assemblies crank rod.
  • a drive device alternative 4 located on the upper part of the needling machine 1 and comprising for example assemblies crank rod.
  • each plate 5, 6 is driven in a vertical movement descending until needles 8 enter the perforations of the stripper 7, in the fibers of the tablecloth 2 which is then slowed down or even immobilized and in the perforations of the table 8.
  • the movement of needles continues with a rise out of the water table of fibers 2.
  • This sheet is subject to displacement sequential defined by a step ahead which is the distance traveled between two needling sequences.
  • the extraction rollers 15, 16 are driven by a electromechanical variable speed device 12 comprising a geared motor assembly 124, and a variator 120 power electronics.
  • the device electromechanical 12 is controlled by a control unit and processing 11, associated with interface means usual 13 such as a display monitor and a keyboard, this unit 11 also controlling the device alternative drive 4.
  • the gearmotor assembly includes an electric motor 121 and a reduction gear mechanical 124 intended to adapt the nominal speeds common of an electric motor at low speeds required for driving the extraction rollers 15, 16.
  • These extraction rollers must be slaved to both in speed and in position, which requires practice the use of position coding means 14 which are connected to the electronic dimmer to provide this variator information on the instantaneous position rollers.
  • a first advance control mode implemented in a needling machine according to the invention such as the above-mentioned needling machine 1, with reference to FIGS. 2A to 2C.
  • the instantaneous angular speed ⁇ of the extraction rollers 15, 16 is modulated on each striking cycle according to a modulation waveform 20, 21, for example a sine waveform, around an average angular speed ⁇ m .
  • This average angular speed must be chosen with respect to the speed of introduction so that it corresponds to an average flow of product extracted equal to the average flow of product introduced.
  • the needles 8 penetrate the stripper and the fiber sheet with a delay time ⁇ b while the extraction rollers are already stopped or have exceeded their point of maximum deceleration. During the withdrawal of the needles, the extraction rollers are again driven.
  • This type of control is suitable for products with a relatively stiff texture implying needle penetration at zero or very low feed speed.
  • the needles 8 penetrate into the stripper and into the fiber web with a time of advance ⁇ c with respect to the instant of stop or maximum deceleration of the extraction rollers. This advance allows withdrawal of the needles at very low speed of movement of the sheet of fibers.
  • the control and treatment 11 controls the drive device electromechanical 12 so as to obtain a modulation 30 of the step P of the needling machine 1 around a step constant mean advance Pm.
  • the modulation period is in practice chosen equal to a high number k of periods typing or needling Ta, in order to standardize the distribution of needle impacts on the water table fibers.
  • Typing sequence F includes cycles elementary strikes corresponding to an alternation of high positions H of the needle boards and low needling positions A.
  • the advance step P is directly proportional to the average speed of advance and therefore to the average speed of rotation of the extraction rollers which can be easily adjusted in a needling machine according to the invention.
  • a first modulation 40 is performed at a first modulation frequency equal to the strike frequency (period Ta) and corresponds to a synchronous slowdown or cyclic stop with needling, while a second modulation 31 affects the average angular velocity and corresponds to a second modulation frequency generally very low in front of the striking frequency and equal to the frequency of modulation of the advance step P around the average step Pm.
  • the extraction rollers can be driven by any type of engine or geared motor without any other conceptual limitation that the need for sufficient performance in terms of torque / inertia ratio.
  • We can thus consider driving by reluctance motors variable or hybrid motors.
  • We also may also provide mechanical devices indirect drive of the extraction rollers from a single geared motor.
  • the profiles of modulation can be adapted to the products to switch, at the required rates and type needling machine selected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)
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Description

La présente invention concerne une aiguilleteuse et un procédé de commande d'avance associé.
Une aiguilleteuse a pour fonction de consolider mécaniquement une nappe de fibres issues d'un étaleur-nappeur ou de tout autre système et passant entre deux plaques d'acier perforées appelées respectivement table et débourreur. Cette nappe de fibres est traversée par des aiguilles disposées sur un support généralement désigné sous le terme de planches à aiguilles. Le débourreur se trouve en vis à vis de la planche à aiguilles qui est animée d'un mouvement alternatif. Les aiguilles pénètrent successivement dans le débourreur, dans la nappe de fibres et dans la table, puis effectuent un trajet inverse sur une période d'aiguilletage au cours de laquelle la nappe de fibres se déplace d'une distance appelée pas d'avance. Les nappes de fibres sont entraínées dans l'aiguilleteuse en amont par un dispositif d'introduction constitué d'une première paire de rouleaux et en aval de l'aiguilleteuse, par un dispositif extracteur comprenant une seconde paire de rouleaux.
Dans les aiguilleteuses traditionnelles, le mouvement d'avance de la nappe de fibres est intermittent et n'a lieu que lorsque les aiguilles sont dégagées du produit.
Or, une évolution actuelle dans la conception des aiguilleteuses consiste à augmenter les cadences de frappe et les vitesses de défilement du produit à travers les machines, afin d'en augmenter la productivité. Mais le produit à aiguilleter est alors soumis à chaque arrêt et remise en marche à des accélérations excessives et difficilement contrôlables qui peuvent conduire à une dégradation du produit.
On connaít par le DE-A-1 660 776 une aiguilleteuse comprenant des moyens d'introduction et des moyens d'extraction entraínés plus ou moins au rythme de l'aiguilletage au moyen d'une transmission différentielle couplée au dispositif de frappe. Ce mode d'entraínement des rouleaux d'extraction ne permet pas une modulation aisée et optimale de la vitesse d'extraction en fonction du type de produit aiguilleté et du rang de l'aiguilleteuse concernée dans une ligne de machines.
Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une aiguilleteuse qui soit conçue pour permettre une modulation de la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction au cours de chaque période d'aiguilletage, cette modulation pouvant être d'amplitude variable jusqu'à l'obtention d'une accélération angulaire nulle.
Cet objectif est atteint avec une aiguilleteuse comprenant des moyens pour aiguilleter selon une fréquence de frappe variable une nappe de fibres passant généralement entre deux plaques d'acier perforées une première paire de rouleaux pour introduire la nappe de fibres entre les deux plaques avec une vitesse d'introduction sensiblement constante, une seconde paire de rouleaux pour extraire la nappe de fibres en sortie des plaques, des moyens pour entraíner les moyens d'aiguilletage dans un mouvement périodique de frappe, des moyens de contrôle et de traitement reliés à ces moyens d'entraínement d'aiguilletage et des moyens électromécaniques pour entraíner à vitesse variable les rouleaux d'extraction.
Suivant l'invention, les moyens électromécaniques d'entraínement et les moyens de contrôle et de traitement coopèrent pour fournir une modulation de la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction autour d'une vitesse moyenne d'extraction, cette modulation étant d'amplitude variable, en synchronisme avec le mouvement périodique des moyens d'aiguilletage et à une fréquence égale à la fréquence de frappe.
Ainsi, dans une aiguilleteuse selon l'invention, il devient possible de prévoir, grâce à la mise en oeuvre de moyens électromécaniques à vitesse variable, un ralentissement de la nappe de fibres au cours de l'aiguilletage, qui ne se réduise pas à un simple arrêt de l'avance. En effet, avec la présente invention, il ne s'agit plus alors de séquences arrêt-marche, ce qui limite la valeur d'accélération de la nappe, mais d'une réelle modulation de la vitesse d'extraction, ce qui va permettre d'augmenter les fréquences de frappe. De plus, les moyens d'introduction sont maintenus à vitesse constante alors que les moyens d'extraction sont modulés en vitesse, ce qui a pour effet de permettre un traitement continu de la nappe de fibres. Par ailleurs, le réglage de la vitesse d'extraction peut être commandé par logiciel, ce qui contribue à une souplesse d'utilisation qu'il serait difficile d'obtenir avec les dispositifs mécaniques de l'art antérieur. En outre, il devient possible de modifier aisément l'amplitude de modulation, par exemple en fonction de la vitesse moyenne d'extraction, notamment pour réduire l'amplitude lorsqu'on augmente la vitesse moyenne d'extraction.
Pour l'aiguilletage de produits présentant une forte raideur ou pour des aiguilleteuses situés au premier rang d'une ligne de machines, la présente invention permet de prévoir un arrêt ou au moins un ralentissement des moyens d'extraction pendant la phase d'aiguilletage. Ainsi, la vitesse d'extraction au cours d'une période d'aiguilletage peut être modulée, en fonction du type de produit aiguilleté et du rang de l'aiguilleteuse concernée dans une ligne de machines.
On peut également atteindre un régime d'avance discontinue dans lequel les moyens électromécaniques tournants et les moyens de contrôle et de traitement coopèrent pour procurer sur chaque période de frappe une séquence d'arrêt des rouleaux d'extraction correspondant à un régime d'avance discontinue de la nappe de fibres, cette séquence d'arrêt coïncidant sensiblement avec une séquence d'aiguilletage.
En outre, le synchronisme avec le mouvement périodique des moyens d'aiguilletage peut être anticipé ou retardé afin de tenir compte de l'élasticité et de l'amortissement de la nappe textile et des caractéristiques dynamiques du système d'entraínement.
Ce régime d'avance discontinue obtenu par modulation de la vitesse angulaire convient particulièrement pour les produits présentant une texture relativement raide ou pour être mis en oeuvre dans des premières machines de ligne.
Hors de ce régime d'avance discontinue, les moyens électromécaniques tournants et les moyens de contrôle et de traitement coopèrent pour procurer une modulation de la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction, cette modulation comportant une séquence de ralentissement coïncidant sensiblement avec une séquence d'aiguilletage.
Dans une autre version avantageuse d'une aiguilleteuse selon l'invention, les moyens électromécaniques tournants et les moyens de contrôle et de traitement coopèrent en outre pour procurer une modulation du pas d'avance de la nappe de fibres autour d'un pas moyen d'avance constant selon une amplitude faiblement variable.
Ceci permet, en faisant varier le pas réel de l'avance du produit autour d'un pas moyen constant, d'uniformiser la répartition des impacts des aiguilles dans la nappe de fibres. On évite ainsi l'apparition de motifs intempestifs sur les produits aiguilletés pour des pas d'avance requis pour certains textiles mais particulièrement préjudiciables au regard de l'implantation des aiguilles.
Dans une forme préférée de réalisation d'une aiguilleteuse selon l'invention, les moyens électromécaniques tournants sont constitués par un ou plusieurs motoréducteurs asservis en position. Ces motoréducteurs peuvent inclure un moteur synchrone à aimants permanents autopiloté, ou bien un moteur asynchrone avec contrôle vectoriel du flux, ou encore toute autre technologie de moteur susceptible d'être mise en oeuvre au sein d'un motoréducteur. On peut également envisager pour l'entraínement des rouleaux d'extraction l'utilisation de moteurs en prise directe.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour commander l'avance d'une nappe de fibres dans une aiguilleteuse selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend un asservissement de position des rouleaux d'extraction de l'aiguilleteuse et un réglage de leur vitesse angulaire.
De préférence, le réglage de la vitesse angulaire comprend une modulation autour d'une vitesse angulaire moyenne, cette modulation ayant une fréquence de modulation égale à la fréquence de frappe et étant réalisée en synchronisme avec le mouvement périodique des moyens d'aiguilletage de sorte que l'aiguilletage de la nappe de fibres coïncide sensiblement avec une phase de ralentissement de l'avance de celle-ci.
Dans le cas d'un régime d'avance discontinue, la modulation de la vitesse angulaire présente une amplitude telle que la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction s'annule pendant la séquence d'aiguilletage de la nappe de fibres. Ce procédé peut en outre comprendre un réglage du déphasage entre les cycles de modulation de la vitesse angulaire et les cycles de frappe.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour commander l'avance d'une aiguilleteuse selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une modulation du pas d'avance de la nappe de fibres autour d'un pas d'avance moyen, cette modulation étant effectuée à une fréquence sous-multiple de la fréquence de frappe de l'aiguilleteuse. Ce procédé peut être combiné au procédé précité et inclure ainsi une modulation de la vitesse angulaire.
Cette fonctionnalité permet que le résultat des impacts des aiguilles sur le produit soit la somme de plusieurs pas différents cumulés, ce qui permet de fonctionner à un pas d'avance moyen dont le résultat textile pourrait être mauvais en lui-même et qui se trouverait amélioré par ce cumul de pas autour de ce pas moyen.
Ce procédé mettant en oeuvre une modulation du pas d'avance convient particulièrement pour l'aiguilletage de produits pour lesquels l'aspect visuel est important ou encore pour être utilisé dans des aiguilleteuses de finition.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs:
  • la figure 1 est une vue d'ensemble d'une aiguilleteuse selon l'invention;
  • les figures 2A, 2B et 2C représentent respectivement l'évolution temporelle de la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction en régime de modulation de vitesse, une première situation de déphasage avant des cycles de frappe par rapport aux cycles de ralentissement et une seconde situation de déphasage arrière des cycles de frappe par rapport aux cycles de ralentissement;
  • les figures 3A et 3B illustrent respectivement une modulation du pas d'avance et des cycles de frappe correspondant à cette modulation; et
  • la figure 4 illustre la combinaison d'une modulation du pas d'avance et d'une modulation de la vitesse angulaire avec avance discontinue qui permet d'améliorer l'aspect fini du produit par cumul de pas différents autour de la valeur moyenne.
On va maintenant décrire un exemple de réalisation d'une aiguilleteuse selon l'invention en même temps que le procédé de commande d'avance mis en oeuvre dans cette aiguilleteuse.
Une aiguilleteuse 1 selon l'invention comprend deux plaques parallèles perforées 3, 7 désignées respectivement sous le terme de table (plaque inférieure) et de débourreur (plaque supérieure), entre lesquelles se déplace une nappe de fibres 2 issue d'une autre machine (non représentée) située en amont de l'aiguilleteuse 1, par exemple un étaleur-nappeur. Cette nappe de fibres 2 est entraínée au sein de l'aiguilleteuse 1 grâce, d'une part, à des moyens introducteurs 17 comprenant généralement une paire de rouleaux 18, 19 entraínés à vitesse constante et situés en tête de l'aiguilleteuse 1, et, d'autre part, à des moyens extracteurs 10 réalisés généralement sous la forme de deux rouleaux 15, 16 qui sont entraínés par un dispositif d'entraínement à vitesse variable 12. L'aiguilleteuse 1 comprend en outre un ensemble de planches à aiguilles 5, 6, par exemple au nombre de deux, qui sont soumises à un mouvement alternatif perpendiculaire au plan de la table et du débourreur au moyen d'un dispositif d'entraínement alternatif 4 situé sur la partie supérieure de l'aiguilleteuse 1 et comprenant par exemple des ensembles bielle-manivelle. Au cours d'un cycle de frappe, chaque planche 5, 6 est entraínée dans un mouvement vertical descendant jusqu'à ce que les aiguilles 8 pénètrent dans les perforations du débourreur 7, dans les fibres de la nappe 2 qui est alors ralentie ou même immobilisée et dans les perforations de la table 8. Le mouvement des aiguilles se poursuit par une remontée hors de la nappe de fibres 2. Cette nappe est soumise à un déplacement séquentiel défini par un pas d'avance qui est la distance parcourue entre deux séquences d'aiguilletage. Les rouleaux d'extraction 15, 16 sont entraínés par un dispositif électromécanique à vitesse variable 12 comprenant un ensemble motoréducteur 124, et un variateur électronique de puissance 120. Le dispositif électromécanique 12 est piloté par une unité de contrôle et de traitement 11, associée à des moyens d'interface usuels 13 tel qu'un moniteur de visualisation et un clavier, cette unité 11 pilotant également le dispositif d'entraínement alternatif 4. L'ensemble motoréducteur comporte un moteur électrique 121 et un réducteur mécanique 124 destiné à adapter les vitesses nominales usuelles d'un moteur électrique aux basses vitesses requises pour l'entraínement des rouleaux d'extraction 15, 16. Ces rouleaux d'extraction doivent être asservis à la fois en vitesse et en position, ce qui requiert en pratique l'utilisation de moyens de codage de position 14 qui sont reliés au variateur électronique pour fournir à ce variateur des informations sur la position instantanée des rouleaux. Lorsqu'un moteur synchrone à aimants permanents ou un moteur asynchrone à contrôle de flux vectoriel sont utilisés, on met alors en oeuvre des techniques désormais classiques et largement divulguées d'autopilotage.
On va maintenant décrire un premier mode de commande d'avance mis en oeuvre dans une aiguilleteuse selon l'invention telle que l'aiguilleteuse 1 précitée, en référence aux figures 2A à 2C. Dans ce premier mode, on suppose que le pas d'avance et la fréquence de frappe sont maintenus constants pendant le fonctionnement de l'aiguilleteuse. La vitesse angulaire instantanée ω des rouleaux d'extraction 15, 16 est modulée sur chaque cycle de frappe selon une forme d'onde de modulation 20, 21, par exemple une forme d'onde sinusoïdale, autour d'une vitesse angulaire moyenne ωm. Cette vitesse angulaire moyenne doit être choisie par rapport à la vitesse d'introduction de telle sorte qu'elle corresponde à un flux moyen de produit extrait égal au flux moyen de produit introduit.
Pour une fréquence de frappe inférieure à une fréquence limite, on peut régler la forme d'onde de vitesse variable 20 de telle sorte que la vitesse angulaire s'annule, ce qui correspond à un arrêt des rouleaux d'extraction et donc une avance discontinue. Lorsque la fréquence de frappe est supérieure à cette fréquence limite, il n'est plus alors possible d'atteindre l'annulation de la vitesse angulaire ω et on se trouve alors en régime de ralentissement périodique 21. La partie inférieure de la forme d'onde de modulation 20, 21 correspond à une zone d'aiguilletage 22 au cours de laquelle les aiguilles 8 pénètrent dans la nappe de fibres 2. La fréquence de frappe limite entre le régime d'avance discontinue et le régime de ralentissement dépend de l'accélération maximale que peut procurer le motoréducteur 124, qui dépend elle-même de l'inertie de l'ensemble des pièces mécaniques entraínées, du rapport de réduction et du couple maximal du moteur. Par ailleurs, on peut également définir une vitesse d'avance moyenne limite au-delà de laquelle, pour une fréquence de frappe donnée, il n'est plus possible d'obtenir un régime d'avance discontinue.
Grâce à la souplesse de commande offerte par l'utilisation d'un variateur électronique et d'un moteur à vitesse variable, il devient possible de commander avec précision le déphasage entre le cycle de frappe ou d'aiguilletage et le cycle de modulation de la vitesse d'avance. En effet, on peut programmer l'unité de contrôle et de traitement 11 pour synchroniser les deux cycles et prédéterminer soit une avance (figure 2B), soit un retard (figure 2C) du cycle de modulation par rapport au cycle de frappe.
Dans le premier cas (2B), les aiguilles 8 pénètrent dans le débourreur et dans la nappe de fibres avec un temps de retard τb alors que les rouleaux d'extraction sont déjà à l'arrêt ou ont dépassé leur point de ralentissement maximum. Pendant le retrait des aiguilles, les rouleaux d'extraction sont de nouveau entraínés. Ce type de commande est adapté pour des produits à texture relativement raide impliquant une pénétration des aiguilles à vitesse d'avance nulle ou très faible.
Dans le second cas (2C), les aiguilles 8 pénètrent dans le débourreur et dans la nappe de fibres avec un temps d'avance τc par rapport à l'instant d'arrêt ou de ralentissement maximum des rouleaux d'extraction. Cette avance permet un retrait des aiguilles à très faible vitesse de déplacement de la nappe de fibres.
On va maintenant décrire un second mode de commande d'avance pouvant être mis en oeuvre dans une aiguilleteuse selon l'invention, en référence aux figures 3A et 3B. Dans ce second mode, l'unité de contrôle et de traitement 11 pilote le dispositif d'entraínement électromécanique 12 de façon à obtenir une modulation 30 du pas d'avance P de l'aiguilleteuse 1 autour d'un pas d'avance moyen constant Pm. La période de modulation est en pratique choisie égale à un nombre élevé k de périodes de frappe ou d'aiguilletage Ta, dans le but d'uniformiser la répartition des impacts des aiguilles sur la nappe de fibres. La séquence de frappe F comprend des cycles élémentaires de frappe correspondant à une alternance de positions hautes H des planches à aiguilles et de positions basses d'aiguilletage A. Pour une fréquence de frappe donnée, le pas d'avance P est directement proportionnel à la vitesse moyenne d'avance et donc à la vitesse moyenne de rotation des rouleaux d'extraction qui peut être réglée sans difficulté dans une aiguilleteuse selon l'invention.
On peut également prévoir de combiner les modes de commande qui viennent d'être décrits, comme l'illustre la figure 4. La vitesse angulaire ω présente alors une double modulation: une première modulation 40 est effectuée à une première fréquence de modulation égale à la fréquence de frappe (période Ta) et correspond à un ralentissement ou arrêt cyclique synchrone avec l'aiguilletage, tandis qu'une seconde modulation 31 affecte la vitesse angulaire moyenne et correspond à une seconde fréquence de modulation généralement très faible devant la fréquence de frappe et égale à la fréquence de modulation du pas d'avance P autour du pas moyen Pm.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les rouleaux d'extraction peuvent être entraínés par tout type de moteur ou de motoréducteur sans aucune limitation conceptuelle autre que la nécessité de disposer de performances suffisantes en termes de rapport couple/inertie. On peut ainsi envisager un entraínement par des moteurs à réluctance variable ou encore des moteurs hybrides. Par ailleurs, on peut également prévoir des dispositifs mécaniques d'entraínement indirect des rouleaux d'extraction à partir d'un motoréducteur unique. Les profils de modulation peuvent être adaptés aux produits à aiguilleter, aux cadences recherchées et au type d'aiguilletage sélectionné.

Claims (18)

  1. Aiguilleteuse (1) comprenant des moyens (6, 5) pour aiguilleter selon une fréquence de frappe variable une nappe de fibres (2) passant généralement entre deux plaques d'acier perforées (7, 3), une première paire de rouleaux (18, 19) pour introduire la nappe de fibres (2) entre les deux plaques (7, 3) avec une vitesse d'introduction sensiblement constante, une seconde paire de rouleaux (15, 16) pour extraire la nappe de fibres (2) en sortie des plaques (7, 3), des moyens (4) pour entraíner les moyens d'aiguilletage (5, 6) dans un mouvement périodique de frappe, des moyens pour entraíner les rouleaux d'extraction (15, 16) à une vitesse modulée autour d'une vitesse moyenne d'extraction, cette modulation étant d'amplitude variable, en synchronisme avec le mouvement périodique des moyens d'aiguilletage (5, 6) et à une fréquence égale à la fréquence de frappe, caractérisée en ce que les moyens d'entraínement des rouleaux d'extraction comprennent des moyens électromécaniques (12) pilotés par des moyens de contrôle et de traitement (11) pilotant également les moyens (4) d'entraínement des moyens d'aiguilletage (5, 6).
  2. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens électromécaniques (12) et les moyens de contrôle et de traitement (11) coopèrent pour procurer sur chaque période de frappe une séquence d'arrêt des rouleaux d'extraction (15, 16) correspondant à un régime d'avance discontinue de la nappe de fibres (2), cette séquence d'arrêt coïncidant sensiblement avec une séquence d'aiguilletage.
  3. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le régime d'avance discontinue correspond soit à une fréquence de frappe inférieure à une fréquence de frappe limite pour une vitesse d'avance moyenne donnée, soit à une vitesse d'avance moyenne inférieure à une vitesse d'avance limite pour une fréquence de frappe donnée.
  4. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que pour une fréquence de frappe et une vitesse d'avance moyenne ne correspondant à un régime d'avance discontinue, les moyens électromécaniques tournants (12) et les moyens de contrôle et de traitement (11) coopèrent pour procurer une modulation de la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction (15, 16), cette modulation comportant une séquence de ralentissement coïncidant sensiblement avec une séquence d'aiguilletage.
  5. Aiguilleteuse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la modulation de la vitesse angulaire est sensiblement sinusoïdale.
  6. Aiguilleteuse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens électromécaniques tournants (12) et les moyens de contrôle et de traitement (11) coopèrent en outre pour procurer une modulation du pas d'avance (P) de la nappe de fibres (2) autour d'un pas moyen d'avance (Pm) selon une fréquence de modulation sous-multiple de la fréquence de frappe.
  7. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la modulation du pas d'avance (P) est sensiblement sinusoïdale.
  8. Aiguilleteuse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens électromécaniques (12) comprennent des moyens convertisseurs électroniques (120) et des moyens motoréducteurs (121, 123) asservis en position.
  9. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens motoréducteurs (12) comprennent un moteur synchrone à aimants permanents autopiloté (121).
  10. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens motoréducteurs (12) comprennent un moteur asynchrone à cage d'écureuil (121).
  11. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens électromécaniques (12) sont agencés pour procurer un mode de contrôle vectoriel du moteur asynchrone (121).
  12. Aiguilleteuse (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens électromécaniques (12) comprennent des moteurs en prise directe sur les rouleaux d'extraction (15, 16).
  13. Procédé pour commander l'avance d'une nappe de fibres (2) dans une aiguilleteuse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un asservissement de position des rouleaux d'extraction (15, 16) de l'aiguilleteuse (1) et un réglage de leur vitesse angulaire par les moyens d'entraínement électromécanique (12) et les moyens de contrôle et de traitement (11).
  14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le réglage de la vitesse angulaire comprend une modulation autour d'une vitesse angulaire moyenne, cette modulation ayant une fréquence de modulation égale à la fréquence de frappe et étant réalisée en synchronisme avec le mouvement périodique des moyens d'aiguilletage (5, 6) de sorte que l'aiguilletage de la nappe de fibres (2) coïncide sensiblement avec une phase de ralentissement de l'avance de celle-ci.
  15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la modulation de la vitesse angulaire présente une amplitude telle que la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction (15, 16) s'annule pendant la séquence d'aiguilletage de la nappe de fibres (2).
  16. Procédé selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un réglage du déphasage entre les cycles de modulation de la vitesse angulaire et les cycles de frappe.
  17. Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une modulation du pas d'avance (P) de la nappe de fibres (2) autour d'un pas d'avance moyen (Pm), cette modulation étant effectuée à une fréquence de modulation de pas sous-multiple de la fréquence de frappe de l'aiguilleteuse.
  18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une double modulation de la vitesse angulaire des rouleaux d'extraction comportant une première modulation à la fréquence de frappe autour d'une vitesse angulaire moyenne et une seconde modulation, à la fréquence de modulation de pas, de cette vitesse angulaire moyenne.
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